desgaste por deslizamento

1

Escopo -Nomenclatura – Ensaios

Equação de ARCHARD

Regimes de desgaste

– Moderado 2 > Severo (T1)

– Severo> Moderado 2 (T2)

Mapas de desgaste

03 – Desgaste por deslizamento

2

Escopo -Nomenclatura - Ensaios

Desgaste a seco e não lubrificado

Desgaste “adesivo”

Scuffing, scoring, galling (F, V) – descrição de danos

Ensaios

Conformes x não conformes

Mesmo material ou materiais diferentes

Perda de massa x monitoração do atrito


3

A EQUAÇÃO DE ARCHARD

Holm x Archard


dV removido = 2πa3/3dW = Hπa2

k = fração desgastadadQ(a cada 2a) = kdV

Q = KW/H

4


Efeito da dureza e da força aplicada 10-3<K<10-7(8,9..)-

5

Regimes de desgaste (T1)

Efeito da força aplicada. Elevação progressiva ou abrupta da perda de massa, da taxa de desgaste ou da constante de desgaste 10-3<K<10-7(8,9..)-

Tempo, distância...

Perd

a de

mas

sa, v

olum

e...


Per

da d

e m

assa

, vol

ume.

..


Per

da d

e m

assa

, vol

ume.

..

F1 F2

F3

6


Efeito da força aplicada. Elevação progressiva ou abrupta da perda de massa, da taxa de desgaste ou da constante de desgaste 10-3<K<10-7(8,9..)-


Perd

a de

mas

sa, v

olum

e... F1

F2

F3

Força

7

Taxa de desgaste e resistência de contato x carga aplicada.

F1

F2

F3Regimes de desgaste (T1)

8


Moderado (mild):Rugosidade diminui em relação á rugosidade

inicial (menor que a do regime severo.Coeficiente de atrito ~0,15

• Partículas de desgaste (debris) pretos (óxidos) e pequenos <1μm• Coeficiente de desgaste K< 10-6

Severo (severe):Rugosidade aumenta em relação á

rugosidade inicial (maior que a do regime moderado).

Coeficiente de atrito ~0,25 – 0,30 -....• Partículas de desgaste (debris) claras (metálicas) e grandes 20 <d <200μm• Coeficiente de desgaste K>10-4

9

Galling – esfolamento - severo

Tensão aplicada (MPa)T

Freq

uênc

ia d

e es

fola

men

to

10

Galling – esfolamento - severoFerramentas industriais (sem revestimento)

Punção de corte 175 (mil)P

11

Galling – esfolamento - severoEnsaios em laboratório Sem revestimentos

A adesão inicia-se nos “defeitos” deixados pela usinagem

12

Galling – esfolamento - severoEnsaios em laboratório Revestimento AlTiCrN

“defeitos” maior força

Penetração de 0,1 mm

Penetração de 0,3 mm

13

Galling – esfolamento - severoEnsaios em laboratório Revestimento

AlTiCrN

“defeitos” maior força

14Fonte: Rabinowicz apud Hutchings

Regimes de desgaste (T1) – Efeito adesão - tensão “da interface” (τi)i

15


O segundo regime moderado decorre da elevação da temperatura média a ponto de a produção de óxido superar o efeito da ruptura ou remoção do mesmo

16Farias

17

Forte adesão

Forte adesãoPartícula transferida

Deslizamento

Ranhura

Trincas causadas pelas tensões de tração durante o deslizamento

Sulcamento

18

Regimes de desgaste (T2) – Efeito da temperatura ambiente

19

Regimes de desgaste (T2) – Efeito da temperatura da interface (velocidade)

20

Regimes de atrito

21


Q = KW/H(do mais mole - pino)(

433 HV(30)4

Disco 1 - 460 HVDisco 2 - 525 HV

Viafra

22



433 HV(30)4

A elevação da dureza durante o ensaio é uma possível explicação

23



433 HV(30)4

A enorme diferença de perda de massa não se refletiu no coeficiente de atrito

24

A EQUAÇÃO DE ARCHARDQ = KW/H

(do mais mole - pino)( 255 ± 4 HV

0,1

A diferença na topografia

Disco 1 - 570 ± 6 HV0,1

.

Disco 2 - 570 ± 6 HV0,1

.

Imagem obtida por interferometria a lasertopografia em rede topografia em linha

Representação esquemática das linhas de contato

Linhas que representam ospicos de contato

Altura média dos picos de contato

5 µm 15 µm

Espaçamento médio entre os picos de contato

500 µm 1000 µm

topografia em rede topografia em linha

25

Ra

io d

e d

esl

iza

men

to (

r)

Força Normal (FN)150 N

Trilha de desgaste

r =

12,

5

40 rpm

Gravidade

c) PINO-SOBRE-DISCO


26


27

“Em rede” 17 a 21% da área da trilha com partículas aderidas

“Em linha” - 12 a 14% da área da trilha com partículas aderidas


Com W, v, H(pino), H(disco), umidade, distância percorrida, constantes a variação no desgaste sugere varição em K. Outro modelo! Importante pelo uso crescente de superfícies com topografias engenheiradas.

28

MENDES, M.A. R. S. Estudo do desgaste de ferramentas com e sem revestimentos de filmes finos utilizadas em operações de estampagem. Exame de qualificação para mestrado. 2009

FARIAS, M.C.M., SOUZA, R.M., SINATORA, A. TANAKA, D.K. The influence of applied load,sliding velocity and martensitic transformation on the unlubricated sliding wear of austenitic stainless steels. Wear 263 (2007) 773-781

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LEITE, M.V., SINATORA, A. Método para caracterização tribológica do aço ABNT H 13 com topografia estruturada em condições de deslizamento a seco. 45º Seminário de Laminação, Processos e Produtos Laminados e Revestidos. 2008.

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Referências03 - Desgaste por deslizamento

desgaste por deslizamento

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